- h1: 簡易な3Dプロット

- p:
  - お仕事でROSのRVizを使い、点群地図を表示させる事があります。
- p:
  - RVizのマウス操作に慣れてくると、
  - 表示アングル調整が素早く出来るようになり
  - 「うまく出来てるなぁ〜」と感心させられます。
- p:
  - まぁそれも、お仕事で使わせてもらえる「パワフルなマシン」の恩恵も多々あるのかと。
- p:
  - CPUはIntel Core i7。
  - GPUはNVIDIA GeForce GTX 1070。
- p:
  - 非力なマシンでは、ROSを入れてRVizを動かす事自体の敷居が高いです。
- p:
  - とは言え、膨大なデータ量の点群地図を扱わなければ、、、
  - 簡単なデータならば、非力なマシンでもこの操作感を再現できるのでは?
- p:
  - という事で、
  - RVizの右側のTypeがXYOrbit(rviz)の時のマウスドラッグの動作を、
  - wxPythonを使って試してみました。
- p:
  - グラフィックの表示は、負荷の軽いワイヤーフレームで。
- p:
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
  - の
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/v1.html#wf": まずはワイヤーフレームから
  - で使ってた部品
  - (ut, mt, v, line, vecs, ax, fcx, lstx)
  - を流用してみました。
- p:
  - これらの部品を使ってワイヤーフレーム用のエンジンwfrm.pyを作り、
  - wxPythonのアプリ本体p3d.pyから呼び出してます。
- p:
  - hr: /

- ul:
  - li /:
    - a href="#wx": wxPythonインストール
  - li /:
    - a href="#v1": バージョン1
    - ul:
      - li /:
           a href="#v1_boot": 起動
      - li /:
           a href="#v1_op": 操作
      - li /:
           a href="#v1_data": データ
  - li /:
    - a href="#v2": バージョン2
    - ul:
      - li /:
           a href="#v2_view_top": 上からのビューを追加
      - li /:
           a href="#v2_stdin": 標準入力からロード
  - li /:
    - a href="#v3": バージョン3
    - ul:
      - li /:
           a href="#v3_chgs": バージョン3の変更内容
      - li /:
           a href="#v3_srv": サーバの指定
      - li /:
           a href="#v3_import": pythonのモジュールのインポート
  - li /:
    - a href="#v4": バージョン4

- p:
  - hr: /

- p:
  - a href="index.yaml": index.yaml (JIS)
  - '/'
  - a href="body.yaml": body.yaml (JIS)

- p:
  - hr: /

- a name="wx":
  - h2: wxPythonインストール

- p:
  - 以前に
  - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/py3.html": python3対応のメモ
  - でも、
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
  - の
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/v15.html#i_did_it": えらいこっちゃ
  - で、自宅のpython環境のデフォルトがpython2からpython3に上がってしまった事を書いてましたが、、、
- p:
  - wxPythonはpython2に入れたままで、python3には入れてませんでした。
- p:
  - さて'wxPython mac install'などとググってみると、、、
  - なにやら、python3でなかなかうまくいかない気配?
- p:
  - wxPythonのサイトのDwonloadを見てみると、macやwindowsは'pip install -U wxPython'とだけ書いてる感じです。
- p:
  - ならばとpip3で試してみると、とりあえず入ってくれました(^_^v

- pre: |
    $ pip3 install -U wxPython
        :

    $ python
    Python 3.6.5 (default, Mar 30 2018, 06:41:49) 
    [GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 8.0.0 (clang-800.0.42.1)] on darwin
    Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
    >>> import wx
    >>> wx.VERSION
    (4, 0, 3, '')
    >>> 

- p:
  - hr: /

- a name="v1":
  - h2: バージョン1

- p:
  - a href="p3d_v1.tgz": p3d_v1.tgz

- pre: |
    $ tar xzf p3d_v1.tgz
    $ cd p3d

- a name="v1_boot":
  - h3: 起動

- pre: |
    $ ./p3d.py -fn xxx.yaml

    ( -fn xxx.yaml を省略すると cube.yaml )

- a name="v1_op":
  - h3: 操作

- h4: 左ボタンによるドラッグ
- p:
  - 視点が目標点の回りを回転します。
- p:
  - 視点からの目線の表示なので、表示されてる対象が回転してるように見えます。

- h4: 右ボタンによるドラッグ
- p:
  - マウスを動かすと、視点が目標点に向かって接近したり遠ざかったりします。
- p:
  - ズーム的な表示の変化になります。

- h4: 中ボタンによるドラッグ
- p:
  - (今時はマウスのホイール押下か左右同時押しかな?)
- p:
  - ドラッグの移動量に応じて、目標点が移動します。
- p:
  - 目標点の移動は、視点を中心とした回転移動にしてみました。
  - (RVizの動きとはちょっと違うかも...)

- h4: その他
- p:
  - RVizではGUIのZeroボタンによるアングルのリセットがありますが、
  - 左ボタンによるダブルクリックで、そのようにしてみました。

- a name="v1_data":
  - h3: データ

- p:
  - ワイヤーフレームのデータは、yamlファイルに書いてロードします。
- p:
  - p3d.py の起動時に -fn xxx.yaml で指定します。
  - 省略するとデフォルトはとりあえず cube.yaml

- p:
  - yamlファイルのデータ形式は、ベタな感じで次の通り。

- pre: |
    $ cat cube.yaml
    ps:
    - [-1,-1,-1]
    - [ 1,-1,-1]
    - [ 1, 1,-1]
    - [-1, 1,-1]
    - [-1,-1, 1]
    - [ 1,-1, 1]
    - [ 1, 1, 1]
    - [-1, 1, 1]

    idxs:
    - [0,1,2,3,0,4,5,6,7,4,1,5,0]
    - [2,6]
    - [3,7]

    eye_p: [0,-20,0]
    eye_t: [0,0,0]

- ul:
  - li \: 全体は辞書の形式で、
  - li \: キー ps は3次元座標の点のリスト
  - li \: キー idxs は「折れ線」のリスト
  - li \: 「折れ線」はpsのインデックスを並べたリスト
  - li \: キー eye_p は視点の座標
  - li \: キー eye_t は視点から眺める目標点の座標

- img src="v1.gif": /

- p:
  - hr: /

- a name="v2":
  - h2: バージョン2

- a name="v2_view_top":
  - h3: 上からのビューを追加

- p:
  - RVizのでもそうなのですが、
  - ビューのタイプがXYOrbitのときの中ボタンドラッグでの調整が難しいです。
- p:
  - 上から見降ろしたビューのタイプ、TopDownOrthoを追加してみました。
- p:
  - ビュー切替えは、右ボタンのダブルクリックで行ないます。
- p:
  - RVizのようにポップアップメニューにしても良かったのですが、、、
  - リセットを左ボタンのダブルクリックにしてたので、その習わしで。

- p:
  - a href="v2.patch": v2.patch

- pre: |
    $ cat v2.patch | patch -p1

- p:
  - ビューをTopDownOrthoに切替えたり、XYOrbitに戻したりするとき、
  - 内部で保持してる視点の位置は変化させてません。
- p:
  - 描画時の座標に変換の直前で、
  - 視点座標系とグローバル座標系の変換行列に細工して、
  - 真上からの視点になるように変更してます。
- p:
  - なので、中ボタンドラッグ以外の、左ボタンドラッグと右ボタンドラッグでは、
  - ビューのタイプに関わらず同じ処理です。
- p:
  - TopDownOrthoで中ボタンドラッグすると、
  - 視点と目標点ともにXY平面に沿って平行移動します。

- p:
  - 本当に上からのアングルになっているのか確認するため、
  - cube.yamlの立方体の上面に斜線を1つ追加しました。
- p:
  - 上からのビューで中ボタンドラッグで移動させてみると、
  - 視点の近く側にある面の方が少しだけ大きく表示されるので、
  - 斜線のある面が上にきてる事が判ります。;-p)

- img src="v2.gif": /

- a name="v2_stdin":
  - h3: 標準入力からロード

- p:
  - YAMLファイル名の指定 -fn xxx.yaml で、
  - ファイル名'-'を指定すると標準入力からロードするようにしてみました。
- p:
  - 合わせて「いわゆる伝統的な図」のYAMLデータを出力するsinc.pyを追加しました。

- pre: |
    $ chmod +x sinc.py

    $ ./sinc.py | ./p3d.py -fn -

- p:
  - などと実行すると、生成したデータをファイルに落すことなく表示を試せます。

- img src="v2_2.gif": /

- p:
  - hr: /

- a name="v3":
  - h2: バージョン3

- p:
  - sinc.pyの図を表示すると、処理が重く反応が鈍いです。

- p:
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
  - の方式そのままに、C言語で実装したサーバにしてみました。

- p:
  - a href="v3.tgz": v3.tgz

- pre: |
    $ rm -rf p3d

    $ tar xzf v3.tgz
    $ cd p3d
    $ make

- a name="v3_chgs":
  - h3: バージョン3の変更内容

- ul:
  - li /: まず主要な処理を別プロセスのサーバで実行するように切り出し
  - li /: pythonで書いたサーバでお試し
  - li /: サーバ側をC言語で実装して置き換え

- p:
  - これまでのバージョンの構成は一旦捨てて、v3.tgz でまとめなおしてます。
  - 流用するソースはmakeでサイトから引っ張ってきます。

- ul:
  - li /:
    - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
    - から rt/
  - li /:
    - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/ezyaml/index.html": 簡易なYAMLパーサ 2018夏
    - から ezyaml/
  - li /:
    - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/argmnt/index.html": テキスト配置ツール
    - から argmnt/
- p:
  - (argmnt/ は 中の opt.py しか使ってません ;-p)

- table:
  - tr:
    - th: Makefile
    - td: メイクファイル
  - tr:
    - th: p3d.py
    - td: 本体
  - tr:
    - th: wfrm.py
    - td: ワイヤーフレーム処理とpython版のサーバ
  - tr:
    - th: wfrm.c
    - td: ワイヤーフレーム処理とC言語版のサーバ
  - tr:
    - th: dl_rt.sh
    - td: 
      - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
      - からダウンロードして  rt/ を生成するスクリプト
  - tr:
    - th: dl_ezyaml.sh
    - td: 
      - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/ezyaml/index.html": 簡易なYAMLパーサ 2018夏
      - からダウンロードして ezyaml/ を生成するスクリプト
  - tr:
    - th: dl_argmnt.sh
    - td:
      - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/argmnt/index.html": テキスト配置ツール
      - からダウンロードして argmnt/ を生成するスクリプト
  - tr:
    - th: import.sh
    - td: 自前のpythonパッケージ内の暗黙の相対パスimportを明示的な相対パスimportに書き換えるスクリプト
  - tr:
    - th: librt.patch
    - td: ダウンロードした rt/ に変更を加えるためのパッチ
  - tr:
    - th: cube.yaml
    - td: 立方体のサンプルデータ
  - tr:
    - th: sinc.py
    - td: 伝統の図のデータを生成するプログラム

- p:
  - a href="http://kondoh2.html.xdomain.jp/rt/index.html": レイトレーシング 2018春
  - からの rt/ には librt.patch をあてて修正するようになってます。
- p:
  - rt/Makeile がライブラリを作るようになってなかったのと、
  - rt/vecs.c に地雷のようにバグが残ってたので修正。
- p:
  - (春の間、よくこの地雷を踏まずにCGをレンダリングしてたものだ...)

- img src="v3.gif": /

- a name="v3_srv":
  - h3: サーバの指定

- h4: サーバを使わない場合

- pre: |
    $ ./p3d.py -fn cube.yaml
    $ ./sinc.py | ./p3d.py -fn -

- h4: pythonのサーバを起動して使う場合

- p:
  - "-srv オプションを付けます"

- pre: |
    $ ./p3d.py -fn cube.yaml -srv -ka
    $ ./sinc.py | ./p3d.py -fn - -srv -ka

- h4: C言語で実装したサーバを起動して使う場合

- p:
  - "-srv c オプションを付けます"

- pre: |
    $ cat cube.yaml | ezyaml/blk.py | ./p3d.py -fn - -srv c -ka
    $ ./sinc.py | ./p3d.py -fn - -srv c -ka

- p:
  - C言語のサーバからYAMLデータのロードでは、
  - a href="http://kondoh.html.xdomain.jp/ezyaml/index.html": 簡易なYAMLパーサ 2018夏
  - のライブラリを使っているので、YAMLのブロックスタイルしかロードできません。
- p:
  - YAMLデータを ezyaml/blk.py を使ってブロックスタイルに変換してからロードします。

- p:
  - "-ka オプションを追加すると、クローズボックスをクリックして終了するときに、"
  - rt/val.py の値サーバも含めて、起動した全てのサーバを終了させます。

- p:
  - "-ka オプションを指定しない場合は、終了時にwfrmサーバだけ終了させます。"

- img src="v3_2.gif": /

- p:
  - 手持ちのMacの環境では、
  - sinc.pyの図の表示がキビキビと動いてくれるようになりました。v^_^)

- a name="v3_import":
  - h3: pythonのモジュールのインポート

- p:
  - これまでpython2で普通に自前のモジュールをインポートしてました。
  - いわゆる「暗黙の相対パスのインポート」です。

- pre: |
    $ ls
    foo.py
    bar.py

    $ cat foo.py
    import bar
      :

- p:
  - カレントディレクトリで実行する分にはええのですが、
  - 例えば今回のように、過去のソース流用するためにパッケージディレクトリを作って置いた場合...

- pre: |
    $ find . -type f
    ./pkg1/foo.py
    ./pkg1/bar.py
    ./pkg1/__init__.py
    ./hoge.py

    $ cat hoge.py 
    from pkg1 import foo
      :

    $ cat pkg1/foo.py 
    import bar
      :

    $ python2 hoge.py
      :
    $ 

- p:
  - python2ではこれでOK。

- p:
  - これがpython3では

- pre: |
    $ python3 hoge.py
    Traceback (most recent call last):
      File "hoge.py", line 1, in <module>
        from pkg1 import foo
      File "pkg1/foo.py", line 1, in <module>
        import bar

- p:
  - python3では、明示的に相対パスのimportにせねばならんとな。

- pre: |
    $ cat pkg1/foo.py
    from . import bar
      :

    $ python3 hoge.py
      :
    $ 

    $ python2 hoge.py
      :
    $ 

- p:
  - などと pkg1/foo.py を書き換えると、python3でもOK。

- p:
  - import.sh を作って rt/ の下の自前モジュールの import を書き換えるようにしてみました。

- p:
  - しかしながら、この明示的な相対パスのimportを使ってしまうと、
  - pkg1/foo.py が "__main__" をもってて実行したい場合...

- pre: |
    $ cat pk1/foo.py
    from . import bar
      :
    if __name__ == "__main__":
            print('foo')
    # EOF

    $ python2 pkg1/foo.py
    Traceback (most recent call last):
      File "pkg1/foo.py", line 1, in <module>
        from . import bar
    ValueError: Attempted relative import in non-package

    $ python3 pkg1/foo.py
    Traceback (most recent call last):
      File "pkg1/foo.py", line 1, in <module>
        from . import bar
    SystemError: Parent module '' not loaded, cannot perform relative import

- p:
  - python2 でも python3 でもエラー。

- p:
  - pythonコマンドの -m オプションでモジュールを指定して実行すればOK。

- pre: |
    $ python2 -m pkg1.foo   
    foo

    $ python3 -m pkg1.foo
    foo

- p:
  - rt/srvs.py から val.py サーバを起動して、他のサーバの起動コマンドを登録したりしとります。

- p:
  - wfrm.py の 関数 new()から srvs.py の infs[] を変更、追加して対応してみました。
- p:
  - (pythonは何でもpublicなので可能ですね ;-p)

- h3: TODO
- ul:
  - li /:
    - C言語で実装したサーバのとき上からのViewで中ボタンdragの動きが怪しい?
  - li /:
    - make cleanしてmakeしなおすとimport.shが何度もあたるのでダメ
  - li /:
    - 座標変換行列の合成最適化がrt/lstx.pyにあるがrt/lstx.cに実装してなかった
  - li /:
    - 背景色は黒の方がしっくりこないか?
  - li /:
    - 線の色を変えて表示したい

- p:
  - hr: /

- a name="v4":
  - h2: バージョン4

- p:
  - a href="v4.patch": v4.patch

- pre: |
    $ make clean
    $ cat v4.patch | patch -p1
    $ make

- p:
  - TODOの項目対策、対応してみました。

- h4: C言語で実装したサーバのとき上からのViewで中ボタンdragの動きが怪しい?

- p:
  - 単純なバグでした。
  - Viewによる中ボタンdragの動作が、pythonのときとは逆になってました。

- h4: make cleanしてmakeしなおすとimport.shが何度もあたるのでダメ

- p:
  - import.shの中で org/ ディレクトリの有無で実施済が判定するようにしてみました。

- h4: 座標変換行列の合成最適化がrt/lstx.pyにあるがrt/lstx.cに実装してなかった

- p:
  - rt/lst.[ch] への lstx_opt() 追加を、librt.patch に含めてみました。
  - さほど速度の効果がないかも知れませんが、
  - wfrm.c の get_lst() から lstx_opt() を呼び出すようにしてみました。

- h4: 背景色は黒の方がしっくりこないか?

- p: 
  - 背景色のデフォルトを黒くしました。
  - p3d.py の起動オプション -bg xxx で変更可能です。

- pre: |
    $ ./p3d.py -bg wx.WHITE

    $ ./p3d.py -bg '(0,128,128)'

- p:
  - などと指定できます。
  - (括弧の中の数値は r, g, b 順です)

- h4: 線の色を変えて表示したい

- p:
  - cube.yaml のキー'idxs'の箇所に指定を追加してみました。

- pre: |
    $ cat cube.yaml
    ps:
    - [-1,-1,-1]
    - [ 1,-1,-1]
    - [ 1, 1,-1]
    - [-1, 1,-1]
    - [-1,-1, 1]
    - [ 1,-1, 1]
    - [ 1, 1, 1]
    - [-1, 1, 1]

    idxs:
    - [0,1,2,3,0,4,5,6,7,4,1,5,0]
    - col: [200,0,0]
    - [2,6]
    - [3,7]
    - col: [50,200,0]
    - [4,6]

    eye_p: [0,-20,0]
    eye_t: [0,0,0]

- p:
  - idxs のリストの要素として、
  - キー'col'で、値が [r, g, b] の順のリストを指定します。
  - (残念ながら 'wx.BLACK' などの文字列は指定できません)

- p:
  - 以降、その指定色で線が描画されます。
- p:
  - 初めのデフォルト色は白です。
- p:
  - 初めのデフォルト色は p3d.py の起動オプション -fg xxx で変更可能です。

- pre: |
    $ ./p3d.py -fg wx.RED

    $ ./p3d.py -fg '(0,128,128)'

- p:
  - などと指定できます。
  - (括弧の中の数値は r, g, b 順です)

- p:
  - sinc.pyも無意味に色つきデータを出力するよう変更してみました。;-p)

- p:
  - img src="v4.gif": /
- p:
  - img src="v4_2.gif": /

- h3: TODO
- ul:
  - li /:
      s: C言語で実装したサーバのとき上からのViewで中ボタンdragの動きが怪しい?
  - li /:
      s: make cleanしてmakeしなおすとimport.shが何度もあたるのでダメ
  - li /:
      s: 座標変換行列の合成最適化がrt/lstx.pyにあるがrt/lstx.cに実装してなかった
  - li /:
      s: 背景色は黒の方がしっくりこないか?
  - li /:
      s: 線の色を変えて表示したい

- p:
  - hr: /
# EOF